Beschreiben Sie in eigenen Worten, wie Kraft und Energie zueinander in Beziehung stehen. Wichtig ist hierbei, dass Sie nicht einfach einen Satz aus dem Internet oder Folien blind übernehmen, sondern ein gutes Gefühl darin haben, wie die Größen in Zusammenhang stehen.
Energie kann verschiedene Formen annehmen: Kinetische, potenzielle und innere Energie
Kraft ist lediglich eine Beschleunigung, die sich auf eine Masse ausübt. Kraft ist eine vektorielle Größe. Das heißt es hat sowohl eine Richtung als auch eine Größe.
Jedoch kann eine Kraft über einen Weg eine Arbeit verrichten. Durch diese Arbeit kann sich auch die Energie eines Systems ändern.
Zum Beispiel wird eine Kraft auf ein adiabates Kolben-Zylinder-System ausgeübt. Das Gas innerhalb des Zylinders komprimiert sich entsprechend der Kraft, die auf den Kolben einwirkt. Dadurch erhitzt sich das Gas und innere Energie steigt. Ab einem gewissen Punkt reicht die Kraft allerdings nicht mehr aus, um dem Druck (Kraft pro Fläche) des Gases zu überbieten und somit stehen beide Kräfte im Gleichgewicht.
Würde man des Weiteren einen Wärmestrom in den Zylinder führen und das Gas aufheizen, so würde der Druck aufgrund der zunehmenden Temperatur weitersteigen und die innere Kraft auf den Kolben aufgrund des Druckes ist dann stärker als die Kraft, die von außerhalb auf de Kolben ausgeübt wird.
Nennen Sie Beispiele, bei denen im Alltag kein Unterschied zwischen Gewicht und Masse gemacht wird und erläutern Sie mit eigenen Worten, worin der Unterschied liegt. Differenzieren Sie hierbei zwischen träger und schwerer Masse.
Träge Masse misst den Widerstand eines Objekts gegen eine Änderung seiner Geschwindigkeit.
Schwere Masse gibt prinzipiell nur an wie schwer oder leicht ein Körper ist.
Die Masse ist in der Physik eine Erhaltungsgröße und somit ortsunabhängig. Anders ist es bei Gewicht. Eine Gewichtskraft ist die Kraft die einer Masse wiederfährt aufgrund der jeweiligen Anziehungskraft.
Stellt man sich auf die Waage sprechen viele Leute von ihrem Gewicht. Im allgemeinen Sprachgebrauch macht es dort keinen Unterscheid. Allerdings ist es eigentlich die Masse von der hier gesprochen wird. Das Gewicht bzw. die Gewichtskraft ist die Kraft die die Masse aufgrund der Anziehungskraft widerfährt. Aufgrund dieser Anziehungskraft kann die Waage allerdings auch die wirkliche Masse bestimmen. Sie misst die Kraft, die auf die Fläche ausgeübt wird und verrechnet das mit der Erdanziehungskraft und kommt somit auf die Masse des Körpers.
Finden Sie durch Recherche heraus, warum in der Thermodynamik die Größe spezifisches Volumen gegenüber der Größe Dichte bevorzugt wird.
Warum das spezifische Volumen bevorzugt wird:
1. Einfache Beziehungen in den Gesetzen der Thermodynamik:
· Die Gesetze der Thermodynamik, insbesondere das ideale Gasgesetz und andere thermodynamische Gleichungen, haben oft einfachere Formen, wenn das spezifische Volumen verwendet wird.
2. Verhältnis zum Druck und zur Temperatur:
· In vielen thermodynamischen Gleichungen taucht das spezifische Volumen auf natürliche Weise auf und ist oft direkt mit Druck und Temperatur verknüpft.
3. Anwendbarkeit auf ideale Gase:
· Das ideale Gasgesetz, das in vielen thermodynamischen Berechnungen verwendet wird, wird in Bezug auf das spezifische Volumen formuliert, was seine praktische Anwendbarkeit unterstützt.
4. Spezifisches Volumen in Diagrammen:
· In thermodynamischen Zustandsdiagrammen, wie dem p-v-Diagramm, ist das spezifische Volumen eine natürliche Variable und erleichtert die Darstellung thermodynamischer Prozesse.
5. Physikalische Intuition:
· Das spezifische Volumen ist oft leichter zu interpretieren und intuitiver, da es das Volumen pro Einheit der Masse beschreibt, was in vielen Anwendungen sinnvoller ist.
Wie groß ist die Masse Luft, die bei Atmosphärendruck auf einem Quadratmeter Erdboden steht? Welche Kraft und welche Spannung resultieren dabei am Erdboden?
Geht man von einem atmosphärischem Druck von ca. eine bar aus, so beträgt die Kraft, die am Erdboden auf einen Quadratmeter ausgewirkt wird 10^5 Newton. Newton hat die Einheit kg * m / s²
Teilt man nun diese Kraft durch die Erdanziehungskraft, so kommt man auf eine Masse von 10 200 kg
Hat in der Sauna Metall eine andere Temperatur als Holz?
Nein in der Sauna hat Metall keine andere Temperatur als Holz. Lediglich aufgrund der unterschiedlichen Wärmeübertragungsfähigkeiten erscheinen die Materialien relativ gesehen wärmer oder kälter
Warum ist die Einheit der Differenz von Celsius-Temperaturen nicht auch Grad Celsius?
Kelvin ist eine absolute Temperatur. Der Nullpunkt wurde auf den absoluten Nullpunkt 0 Kelvin festgelegt. Wohingegen Celsius nur eine relative Temperatur ist. Es gibt also an welche Temperatur etwas im Bezug auf den Tripelpunkt von Wasser bei 0 °C hat.
Somit macht es bei Differenzen keinen Sinn zu sagen, dass die Temperaturdifferenz zweier Objekte -10 °C beträgt. Hier sagt man, dass die Differenz 10 Kelvin beträgt.
Wie stehen Temperatur, Wärme und thermische Energie zueinander in Beziehung?
Temperatur, Wärme und thermische Energie stehen miteinander in Beziehung. Erhöht sich nämlich die Temperatur eines Materials, so erhöht sich auch die thermische Energie des Systems. Die thermische Energie eines Systems ist allerdings immer im Bezug zu der Umgebung zu sehen. Sollte ein System eine höhere Temperatur als seine Umgebung haben, und das System ist nicht adiabat, so kommt es zu einem Wärmestrom. Ein Wärmestrom ist nämlich per Definition ein Energiestrom über eine Systemgrenze aufgrund eines Temperaturgefälles. Mit der Zeit gleichen sich die Temperaturen der beiden Systeme an und der Wärmestrom flacht ab.
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